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REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR 1Revista de Ciência Elementar | doi: 10.24927/rce2014.249 | dezembro de 2014 Ciclo Celular Catarina Moreira Faculdade de Ciências Universidade de Lisboa O Ciclo celular é definido como a sequência de acontecimentos que levam ao o cres- cimento e a divisão da célula, de forma contínua e repetitiva. Considera-se, assim, que o ciclo celular compreende a mitose e o tempo que decorre entre duas mitoses, a interfase (FIGURA 1). FIGURA 1. Esquema do ciclo celular I - interfase; M - mitose. (A duração da fase mitótica em relação às outras fases encontra-se exagerada.) A interfase é um período relativamente longo quando comparado com a mitose, podendo demorar horas, anos ou até perpetuar-se até à morte da célula, sem que nova divisão ocor- ra (ex. maioria das células nervosas e musculares). Durante este período ocorre a síntese de diversos constituintes que conduzem ao crescimento e à maturação celulares, para que a célula esteja preparada se ocorrer uma nova divisão. À interfase correspondem três períodos: G1, S e G2 (alguns organismos unicelulares, como a levedura não possuem G2). • Período G1: a designação desta etapa deriva de ‘gap’ do inglês intervalo, e decorre imediatamente após a mitose. É um período de intensa atividade bioquímica, no qual a célula cresce em volume e o número de organelos aumenta. Ocorre a síntese de RNA no sentido de a célula sintetizar (fabricar) proteínas, lípidos e glícidos. • Período S: de síntese do inglês ‘synthesis’ é caracterizado pela replicação do DNA. Às novas moléculas de DNA associam-se proteínas básicas chamadas histonas, formando-se cromossomas, constituídos por dois cromatídeos ligados pelo centró- mero. • Período G2: síntese de mais proteínas e produção de estruturas membranares que serão utilizadas nas células-filhas resultantes da mitose. A fase mitótica embora varie em aspetos mínimos de uns organismos para os outros, é basicamente semelhante na maior parte das células eucarióticas. Esta fase em que uma célula se divide em duas células-filhas, podem ser considerada 2 processos consecutivos: CITAÇÃO Moreira, C.(2014) Ciclo Celular, Rev. Ciência Elem., V2(04):249 doi.org/10.24927/rce2014.249 EDITOR José Ferreira Gomes, Universidade do Porto RECEBIDO EM 20 de outubro de 2009 ACEITE EM 16 de março de 2010 PUBLICADO EM 31 de dezembro de 2014 COPYRIGHT © Casa das Ciências 2014. Este artigo é de acesso livre, distribuído sob licença Creative Commons com a designação CC-BY-NC-SA 4.0, que permite a utilização e a partilha para fins não comerciais, desde que citado o autor e a fonte original do artigo. rce.casadasciencias.org http://doi.org/10.24927/rce2014.249 http://doi.org/10.24927/rce2014.249 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR 2Revista de Ciência Elementar | doi: 10.24927/rce2014.249 | dezembro de 2014 a Mitose propriamente dita ou a Cariocinese (divisão do núcleo) e a Citocinese (divisão do citoplasma). A mitose pode ser dividida em quatro fases embora seja um processo contínuo: pro- fase, metafase, anafase e telofase (gerando a célebre mnemónica “PRÓximo da META a ANA TELefonou”) (FIGURA 2). Neste processo, associado à divisão de células somáticas, o material genético sintetizado no período S da interfase é dividido igualmente por dois núcleos resultantes. A mitose é regulada por diferentes classes de proteínas, iniciando-se quando uma delas, as ciclinas, atingem determinadas concentração no citoplasma e ativa o fator promotor da mitose (MPF) proteico citoplasmático, que inicia a condensação dos cromossomas. Nas células animais e vegetais a diferença no processo de mitose é a ausência de centró- meros nas células vegetais e, por consequência, a formação do fusos multipolares. Fases da Mitose • Profase: É a etapa mais longa da mitose. Nesta fase a cromatina condensa-se gra- dualmente em cromossomas bem definidos, sendo por vezes visível que são com- postos por dois cromatídeos enrolados um no outro (o DNA já tinha sido duplicado durante a fase S da interfase). Os centrossomas (dois pares de centríolos) afastam- -se para pólos opostos, formando entre eles o fuso acromático (em plantas os fusos são multipolares por ausência de centrómeros). As fibras do fuso acromático são feixes de microtúbulos ligados a complexos proteicos especializados – cinetócoros – desenvolvidos nos centrómeros durante a profase. O nucléolo desintegra-se de- terminando o final da etapa e o invólucro nuclear desagrega-se. • Metafase: os cromossomas atingem a sua máxima condensação. Os cromossomas no centro do fuso, alinham-se no plano equatorial da célula, formando a chamada placa equatorial. Os dois cromatídeos de cada cromossoma estão em posição opos- ta, permitindo que se separem na fase seguinte. • Anafase: divisão pelo centrómero e separação simultânea de todos os cromatídeos (cada cromatídeo passa agora a ser designado por cromossoma). Os cromossomas iniciam a ascensão polar ao longo dos feixes de microtúbulos. No final da Anafase dois conjuntos idênticos de cromossomas encontram-se em cada pólo da célula. • Telofase: inicia-se a organização dos núcleos das células-filhas. Forma-se o invólu- cro nuclear em torno dos cromossomas, a partir do retículo endoplasmático rugoso. As fibras do fuso acromático desorganizam-se, os cromossomas começam a des- condensar, tornando-se novamente indistintos. O nucléolo é reconstituído e cada célula-filha entra na interfase. Terminada a divisão nuclear (cariocinese) geralmente inicia-se a divisão citoplasmática (citocinese), completando-se desta forma a divisão celular que originará duas células-filhas. Nas células animais (sem parede celular) o início da citocinese é marcado pelo surgimento de uma constrição da membrana citoplasmástica na zona equatorial da célula. Este estran- gulamento resulta da contração de um conjunto de filamentos proteicos localizados juntos da membrana plasmática. O resultado é a clivagem da célula mãe em duas células-filhas. http://doi.org/10.24927/rce2014.249 REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR 3Revista de Ciência Elementar | doi: 10.24927/rce2014.249 | dezembro de 2014 Nas células vegetais a existência da parede celular esquelética não permite a citocinese por estrangulamento. A clivagem da célula mãe ocorre através da formação do fragmo- plasto, estrutura formada por vesículas resultantes do complexo de Golgi, contendo dife- rentes polissacáridos entre os quais celulose e proteínas que são depositadas na região equatorial da célula aproveitando os microtúbulos entre os dois pólos celulares, e forman- do uma placa celular, a lamela média. À medida que as vesículas de Golgi se vão fundindo, origina-se uma parede celular que acabará por dividir a célula em duas. A deposição de celulose junto à lamela média vai dar origem às duas paredes celulares que, geralmente se formam do centro da célula-mãe para a periferia. As paredes celulares formadas mui- tas vezes não são herméticas (estanques), existindo poros de comunicação, denominador plasmodesmos, que permitem a comunicação entre o citoplasma das diferentes células. FIGURA 2. Fases da mitose I ao III profase; IV metafase; V e VI anafase; VII e VIII telofase. Mitose versus Meiose São ambos processos de divisão nuclear que ocorrem ao longo do ciclo de vida dos orga- nismos mas apresentam aspetos que os distinguem. http://doi.org/10.24927/rce2014.249 REVISTA DE CIÊNCIA ELEMENTAR 4Revista de Ciência Elementar | doi: 10.24927/rce2014.249 | dezembro de 2014 Mitose Meiose Ocorre em células somáticas Ocorre em células sexuais para produção de gâmetas Origina duas células-filhas, cujo número de cromossomas é igual ao da célula mãe Origina quatro células-filhas com metade do número de cromossomas da célula mãe Origina duas células-filhas, cujo número de cromossomas é igual ao da célula mãe Nunca ocorre em células haplóides Não há emparelhamento de cromossomas homólogos(cada cromossoma compor- ta-se de forma independente do outro) Há emparelhamento de cromossomas homólogos Quase nunca ocorre crossing-over Há crossing-over entre cromatídeos de cromossomas homólogos As células-filhas podem continuar a dividir-se As células-filhas não podem sofrer mais divisões meióticas Centrómeros dividem-se longitudinal- mente na anafase Centrómeros dividem-se longitudinal- mente apenas na anafase II (divisão equacional) Só ocorre uma divisão Ocorrem duas divisões sucessivas (primei- ra dita reducional e a segunda equacional, semelhante à mitose) Materiais relacionados disponíveis na Casa das Ciências: 1. Apoptose, a morte celular - Como acontece? http://doi.org/10.24927/rce2014.249